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建築物を地震から守る!耐震・制震・免震それぞれのメカニズムと比較

免震

建築物の地震対策においては、よく知られている耐震の他、制震、免震と呼ばれる対策もあります。新しい建築物を建てるとき、あるいは既存の建築物を地震に備えて補強するとき、これら3つの違いを理解しておくことは大切です。

今回は耐震・制震・免震それぞれのメカニズムについて、比較しながらご紹介します。

【耐震・制震・免震】3つの地震対策のメカニズム

耐震・制震・免震

耐震・制震・免震の3つは、どれも地震から建物を守るために取り入れられる構造です。3つの構造はそれぞれ、別のメカニズムで建物を揺れから保護します。

耐震は、建築物自体を補強し、地震が起きても倒壊しないようにするための構造です。より頑丈な壁を使用する、屋根の素材を軽くする、柱の本数を増やす、柱の組み方を工夫するなどして建築物の強度を増していきます。なお、どの程度まで耐震性能を高めなければならないかは、建築基準法にて定められています。現在の基準は1981年6月の改正時に定められた新耐震基準で、1981年6月以降の建築物は大地震があっても倒壊しない前提で作られています。

制震は、揺れを吸収する装置を建築物内に設置し、揺れを制御する構造です。主に使用されるのはダンパーと呼ばれる装置で、地震で建築物が揺れたときに伸び縮みし、揺れによる衝撃を吸収します。特殊粘弾性ゴムを使用したダンパーであれば、ゴムが地震のエネルギーを熱エネルギーに変換し、より効率的に揺れを抑制します。建築物のタイプや装備の内容にもよりますが、制震構造は耐震構造と同程度前後の能力があるとされています。制震構造が特に有効なのは背の高い建築物で、耐震に比べて上階の揺れを効果的に抑えることが可能です。

免震は、建築物の土台と地盤の間に装置を挟み、地震の横揺れに合わせて前後左右に動き建築物に揺れを伝わりにくくする構造です。免震装置を間に挟むと建築物と地盤が分離するため、地震の揺れを大幅に抑制することが可能であり、3つの構造の中で最も効果が高いと言われています。なお、費用が高く工事が大規模になるため、現状は大型の建築物にのみ適用されています。免震構造を採用している代表的な例としては、東京スカイツリーが挙げられます。

3つの地震対策の比較

地震対策

ここでは、耐震・制震・免震の3つの地震対策について、3つの観点で比較してご紹介します。

揺れの大きさ

地震対策において最も重要と言えるのが、揺れの大きさです。
単純に地震の揺れを一番抑制できるのは、建築物を地盤から分離し間の装置が横にスライドして揺れを吸収する免震だとされています。免震構造を採用した建築物はそもそも地震のエネルギーを受けにくいため、倒壊のリスクはもちろん、ひび割れなどの破損のリスクもかなり低くなっています。なお、免震構造は横揺れに対して高い効果を発揮しますが、縦揺れに対しては特段強いわけではありません。

背の高い建築物であれば、壁や柱などに装置を設置して揺れを制御する制震が有効です。
通常建築物は上階に行けば行くほど横揺れが強く、高層ビルは強風でも揺れるため、耐震構造だけでは十分に揺れを抑制できないことがあります。倒壊はしなくても、家具などが転倒する恐れがあります。制震構造であれば建築物が受けた揺れをダンパーなどが吸収するため、上階の揺れを効果的に抑えることが可能です。

免震や制震と比較されることの多い耐震ですが、いくら免震・制震構造を組み込んでも、建築物そのものの強度が低ければ少しの揺れでも倒壊の恐れがあります。そのため、耐震強度を高めることは、地震対策の基礎と言えます。
なお、耐震だけの場合は地震の揺れをダイレクトに受けるため、揺れによる家具の転倒などがないよう、耐震グッズで対策しておくことが大切です。

新築コスト

3つの地震対策のうち、新築時のコストが最も高いのは免震だと言えます。前述の通り、現在は大型の建築物を中心に採用されており、小規模なビルや一般家庭に普及するのはまだまだ先だと考えられます。

制震は免震よりコストが低いため、地震に強い建築物を建てたい場合に有効な手段となります。新耐震基準を満たす耐震強度と組み合わせれば、大地震でも倒壊の危険が少ない建築物にすることが可能です。

耐震については、地震への関心の高まりから、新耐震基準を満たすだけでなくさらに強度を増した工法や建売住宅などを選択できるようになっています。強度の高い建築物はその分コストも増していくことになります。

リフォームで導入する場合

地震対策は、リフォームでも行うことが可能です。1981年6月より前の古い耐震基準で建てられた建築物はもちろん、ひび割れや腐食などで強度が落ちた建築物はリフォームにより強度を高める必要性があります。

リフォームで免震を導入するのは高額・大規模な工事になるため、現実的ではありません。免震は基本的に新築時に導入するものです。そのため、壁を新しい素材で補強する、屋根を軽いものに交換するなどして耐震性能を高めるのが一般的です。地震に対する耐震性能は日々研究されているため、簡単な耐震工事でも建築時より強度を高めることができます。

新たに制震装置を導入することも可能です。リフォームの方法としては、導入箇所の壁を一時的に剥がし、制震装置を設置します。建築物の中から工事する方法と建築物の外から工事する方法があり、どちらかを選択できます。

建築物の地震への強度を見直そう

性能が比較されることの多い耐震・制震・免震ですが、建築物を建てるとき、あるいはリフォームするときにどのような地震対策を施すか総合的に考えることが重要です。建ててからかなり年数が経っているという場合は、特に強度の見直しを行ってみてください。

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